JP3609509B2

JP3609509B2 - Solar power plant

Info

Publication number: JP3609509B2
Application number: JP30765695A
Authority: JP
Inventors: 正明甲野藤; 公彦古川; 邦穂田中; 正弘前川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-11-27
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: JPH09149659A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、需要家等に設けられてその商用電力系統にインバータ回路を介して連系される太陽電池を備えた太陽光発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽電池からなる直流電源を用いた数ｋＷの比較的小容量の分散電源設備をインバータ回路を介して商用電力系統に連系し、負荷に電力を供給する太陽光発電装置が種々提案されている。
【０００３】
図２は、従来の太陽光発電装置の概略構成図である。
図において、２１は太陽光のエネルギーを直流電圧に直接変換する太陽電池、２２はその太陽電池２１から出力される直流電力を交流に変換するためのインバータ主回路であり、太陽電池２１からの直流出力は、インバータ主回路２２によって交流に変換された上、絶縁トランス２３を経て負荷２４および商用電力系統２５に供給される。
【０００４】
絶縁トランス２３と商用電力系統２５との間には、系統連系用開閉器２６が介挿されており、インバータ主回路２２の運転条件が整った状態で、開閉器２６が閉じられて連系運転が開始されることになる。
【０００５】
上記開閉器２６は、インバータ制御部２７によって制御されている。このインバータ制御部２７は、太陽電池２１の出力電圧及び商用電力系統２５の系統電圧などを監視しており、電圧に過不足が生じたときに太陽電池２１又は商用電力系統２５の異常状態と判断して開閉器２６を開放させている。その後、その異常原因が解消されると、インバータ制御部２７により所定時間経過後に開閉器２６を閉じた後、インバータ主回路２２を起動させている。
【０００６】
そして、最近では特開平６−１３３４６２号公報に記載のように、商用電力系統２５からの交流電力の消費を極力低減させて商用電力からの交流電力の節約を図るために、太陽電池からの直流電力を変換出力してインバータ制御部２７等の基準動作電圧を生成し、その基準動作電圧をインバータ主回路２２、インバータ制御部２７等に供給する制御電源回路２８を設けたものが提案されている。
【０００７】
そして、この制御電源回路２８は太陽電池２１の出力が一定値以上ある場合に、所定の基準電圧値を出力するように設計されている。
【０００８】
一方、太陽電池２１は一般に太陽電池温度や日射量が変化することによって、最大電力点及び開放電圧が変化し、特に太陽電池温度の影響が大きいことが知られている（図３参照）。ここで、太陽電池温度に影響を及ぼす気温や日射量は、時期や時間帯によって異なっており、同一日射量条件下では太陽電池温度が低いほど最大電力点及び開放電圧が高い。
【０００９】
そして、従来装置では発電電力の有効利用を図るために、太陽電池の出力電圧−発電電力特性が最も優れている冬場などの低温下での出力状態時において、インバータ主回路２２が起動できるように制御電源回路２８を動作させている。
【００１０】
このため、太陽電池２１が商用電力系統２５に連系可能な出力が発電されている場合に、インバータ主回路２２を起動できるように、太陽電池２１が所定出力以上発電している場合に制御電源回路２８を起動させている。そして、太陽電池２１の出力状態を検出するのに太陽電池２１の開放電圧に基づいて判断している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、夏場などのように太陽電池温度が高く、且つ日射量が少ない朝方や夕方時においては、太陽電池２１の開放電圧が所定電圧値以上となっていても、制御電源回路２８を動作させるのに充分な出力が太陽電池２１から供給されておらず、制御電源回路２８の起動時に図４に示すように頻繁に起動、停止を繰り返すチャタリングが発生していた。このため、従来装置ではこの制御電源回路２８のチャタリングによりインバータ主回路２２やインバータ制御部２７が誤動作する虞れがあった。また、制御電源回路２８に動作表示ランプなどの表示部を有する場合には、長時間に亘り表示部が点滅を繰り返すこととなり、利用者に余計な不安を与える虞もあった。
【００１２】
そのため、季節などの時期に応じて制御電源回路２８の起動開始電圧を変更することも考えられるが、季節の変わり目毎に設定し直すか、或は装置内部にカレンダー機能を保持しておかなければならず、利用者にとって操作性が悪く、装置の複雑化を招いていた。
【００１３】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであって、利用者に不安や煩わしさを与えず、また装置の複雑化を招くことなく、更に使用時期や時間帯に関係なく常に制御電源回路のスムーズな起動を可能とした太陽光発電装置を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、太陽電池から発生する直流出力を所定電圧の交流出力に変換して出力するインバータ回路と、太陽電池の出力若しくは商用電力系統からの出力を所定の基準値に変換出力し、その出力を前記インバータ回路に供給する制御電源回路と、太陽電池の出力を検出し、その検出結果に応じて前記制御電源回路に商用電力系統からの出力を選択的に供給する出力供給手段とを備え、前記制御電源回路は、前記太陽電池から発生する直流出力が、第１の所定値以上のとき、前記インバータ回路を商用電力系統に連系させて負荷に電力を供給し、前記出力供給手段は、太陽電池から発生する直流出力が前記第１の所定値よりも低い第２の所定値以上、前記第１の所定値未満の場合には、該制御電源回路に太陽電池からの出力を供給し、太陽電池の出力が前記第２の所定値よりも低い第３の所定値以上、前記第２の所定値未満の場合には、前記制御電源回路に商用電力系統からの出力を供給し、太陽電池の出力が前記第３の所定値未満の場合には、該制御電源回路への電力供給を停止することを特徴とするものである。
【００１５】
この構成を用いることにより、制御電源回路を動作させるのに充分な出力が太陽電池からなされていない虞れのある期間は、商用電力系統からの出力に基づいて制御電源回路の起動を開始させ、太陽電池温度等に関係なく制御電源回路を動作させるのに充分な出力が太陽電池から発電されている期間には、太陽電池からの出力に基づいて制御電源回路を動作させることになる。
【００１６】
また、好ましくは、商用電力系統の交流出力を直流出力に変換し、その変換出力を前記制御電源回路に供給可能にする整流手段を備え、前記出力供給手段は、太陽電池の出力が前記第３の所定値以上、前記第２の所定値未満の場合には、前記整流手段を介して前記制御電源回路に商用電力系統からの出力を供給するものである。
【００１７】
この構成を用いることにより、インバータ動作中において、高調波成分の発生源となる整流手段がインバータ出力側に接続されることなく、負荷及び商用電力系統への供給電流成分中にこの高調波成分が重畳することが無い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の太陽光発電装置の一実施の形態を示す図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明を適用させた太陽電池を用いた太陽光発電装置の概略構成図である。
【００１９】
同図において、太陽光発電装置は、太陽光のエネルギーを直流電力に変換する太陽電池１（本実施形態では、最適動作電圧２００Ｖ，最適動作電力３ｋＷ）と、太陽電池１の直流電力を交流電力に電力変換して所定交流電圧を供給するインバータ主回路２を中心に構成されており、商用電力系統３と連系して配電線に接続された各種家電製品などの負荷４に対して電力を供給している。
【００２０】
インバータ主回路２は、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子から構成され、このインバータ主回路２には、後述の各種処理を行うインバータ制御部５からパルス幅変調されたスイッチング制御信号が与えられる。インバータ制御部５はマイクロコンピュータから構成されている。
【００２１】
インバータ主回路２と商用電力系統３との間には、インバータ主回路２の出力側から順に巻線比１：１の絶縁トランス６と、系統保護のための系統連系用開閉器（以下、開閉器と略記する）７が設けられており、開閉器７はインバータ制御部５からの制御信号に応じて、その接点を開閉して商用電力系統３に連系、或るいは解列する。ここで、開閉器７はインバータ制御部５からの連系指令信号の入力によりその接点が閉じられ、インバータ制御部５からの解列指令信号の入力によりその接点が開かれる構成となっている。
【００２２】
制御電源回路８は、太陽電池１の直流電圧、若しくは整流回路９を介して得られた商用電力系統３からの直流電圧を降圧してインバータ制御部５、インバータ主回路２などから構成されるインバータ回路部１０等の動作電圧を生成しており、入力が１１０Ｖ、２０Ｗ以上ある場合に直流５Ｖの動作電圧をインバータ回路部１０等に供給する構成となっている。
【００２３】
そして、制御電源回路８に太陽電池１若しくは商用電力系統３からの出力を選択的に供給可能とする出力供給手段１３として、スイッチ部１１、スイッチ切替部１２とが設けられており、スイッチ切替部１２は太陽電池１の出力電圧を検出し、その検出値に応じて制御電源回路８に商用電力系統３の交流電圧を直流電圧に変換した整流回路９の出力電圧を入力するか否かの接続状態を切り替えている。
本実施の形態では、太陽電池１の出力電圧が、１００Ｖ以上となった場合にスイッチ部１１を閉じ、入力電圧の高い（＝約１４０Ｖ）商用電力系統３側からの電力に基づいてインバータ回路部１０の動作電圧が供給開始され、太陽電池１の出力電圧が連系運転可能電圧（＝１６０Ｖ）より低い１４０Ｖ以上となった場合には、スイッチ部１１を開放させ、太陽電池１からの電力に基づいてインバータ回路部１０、第１電圧検出手段１４の動作電圧を供給している。ここで、太陽電池１の出力電圧が１４０Ｖ以上の場合には、太陽電池温度等に関係なく制御電源回路８を動作させるのに充分な出力が太陽電池１から発電されている。
【００２４】
また、太陽電池１の出力電圧が１００Ｖ以下となった場合には、スイッチ部１１を開放させ、長期待機モードであるとして商用電力系統３側からの電力供給を停止し、制御電源回路８の動作を停止させている。
【００２５】
これにより、太陽電池１の出力が制御電源回路８を起動させるのに充分でない虞れのある場合に、商用電力系統からの電力に基づいて起動させているので、夏場などの朝方や夕方時において、太陽電池温度が高く、且つ日射量が少ないため、制御電源回路８が起動時に頻繁に起動、停止を繰り返すことが無い。
【００２６】
更に、太陽電池１の出力が制御電源回路８を動作させるのに充分となっている場合に、太陽電池１からの電力に基づいて動作継続させた後、インバータ動作を開始させるので、インバータ動作中に高調波成分の発生源となる整流手段１０がインバータ出力側に接続されることなく、負荷４及び商用電力系統３への供給電流成分中にこの高調波成分が重畳することが無い。
【００２７】
次に、インバータ制御部５について説明する。インバータ制御部５は制御電源回路８からの動作電圧を基準電圧として、太陽電池１の出力電圧及び商用電力系統３との連系点電圧の大きさを判断している。そして、太陽電池１の出力電圧を検出するアイソレーションアンプからなる第１電圧検出手段１４による検出値と、商用電力系統３との連系点電圧を検出する変圧器（ＰＴ）からなる第２電圧検出手段１５による検出値が入力され、その検出値に基づいて、インバータ主回路２への起動信号または停止信号の送出と、開閉器７への連系指令信号または解列指令信号の送出を行っている。
【００２８】
具体的には、第１電圧検出手段１４により太陽電池１の出力電圧を検出し、インバータ主回路２のインバータ動作停止中に太陽電池１の出力電圧が商用電力系統３に連系可能となる所定値（本実施形態では１９０Ｖに設定）以上になった場合には、インバータ主回路２にスイッチング信号を送出すると共に、開閉器７に連系指令信号を送出する。一方、インバータ主回路２のインバータ動作中に太陽電池１の出力電圧が商用電力系統３との連系運転ができない所定値（本実施形態では１６０Ｖに設定）以下になった場合には、太陽電池１の出力低下によるインバータ主回路２の待機状態であると判断して、インバータ主回路２へのスイッチング信号の送出を停止し、インバータ動作を停止させる。
【００２９】
また、第２電圧検出手段１５により商用電力系統３との連系点電圧を検出し、連系点電圧が商用電力系統の運用規定における適正範囲外となった場合には、商用電力系統３の過電圧異常または不足電圧異常発生によるインバータ主回路２の待機状態であると判断して、インバータ主回路２へのスイッチング信号の送出を停止すると共に、開閉器７に解列指令信号を送出する。尚、本実施形態では商用電力系統の過電圧値を１１５Ｖ、不足電圧値を８０Ｖに設定している。
【００３０】
そして、商用電力系統３の異常状態検出時には、所定時間、インバータ主回路２を待機状態にすると共に、系統連系時の安全を考慮して商用電力系統３の系統電圧が、異常状態と判断した過電圧値１１５Ｖより低い１０６Ｖ以下で、且つ８１Ｖ以上となるまでインバータ主回路２の起動を行わせない構成となっている。尚、本実施形態では、太陽電池１の出力電圧及び商用電力系統３との連系点電圧に基づいて、インバータ主回路２の待機状態に移行させる場合について説明しているが、この他の異常検出によって待機状態へ移行させても良い。
【００３１】
以上のように、インバータ制御部５では、インバータ主回路２の運転条件が整っているかどうかを検出し、インバータ主回路２の待機状態であると判断された場合には、インバータ主回路２へのスイッチング信号の送出を停止すると共に、開閉器７に解列指令信号を送出し、一方、インバータ主回路２の連系可能状態であると判断された場合には、インバータ主回路２にスイッチング信号を送出すると共に、開閉器７に連系指令信号を送出している。
【００３２】
更に、インバータ制御部５では、第１電圧検出手段１４により検出される太陽電池１の出力電圧が、太陽電池１から最大電力が引き出される最適動作点の電圧値Ｖｒｅｆとなり、かつ商用電力系統３との連系点電圧の基本周波数成分と同期させた電流がインバータ主回路２から出力するように、パルス幅変調されたスイッチング制御信号をインバータ主回路２に与えている。従って、インバータ主回路２と商用電力系統３との連系運転時には、商用周波数で運転力率が１になり、且つ太陽電池１から最大電力を引き出すようにインバータ主回路２の出力電流が制御される。
【００３３】
具体的には、第１電圧検出手段１４により検出された太陽電池１の出力電圧と、予め設定された最適動作点電圧Ｖｒｅｆとの差は差動増幅器１６によって誤差信号として増幅され、その誤差信号を乗算器１７の一方の入力信号としている。
【００３４】
そして、第２電圧検出手段１５により検出された連系点電圧の基本周波数成分をバンドパスフィルタ１８によって抽出し、その抽出された連系点電圧の基本周波数成分が乗算器１７の他方の入力信号として入力されている。
【００３５】
乗算器１７では、差動増幅器１６からの誤差信号とバンドパスフィルタ１８からの基本周波数成分信号との乗算を行って、インバータ電流の電流指令値を生成している。従って、この電流指令値は商用電力系統３との連系運転時には、系統電圧波形に同期し、太陽電池１の出力電圧を最適動作点電圧Ｖｒｅｆに制御する値となる。
【００３６】
そして、乗算器１７からの電流指令値と、変流器（ＣＴ）からなるインバータ電流検出手段２０により検出されたインバータ主回路２のインバ−タ電流との差をエラーアンプ１９によって増幅し、電流誤差信号としてインバータ制御部５に入力されている。
【００３７】
インバータ制御部５では、エラーアンプ１９からの電流誤差信号と、２０ｋＨｚ程度の基準三角波信号とを比較して、エラーアンプ１９からの電流誤差信号が零になるようにインバータ主回路２のスイッチング素子にスイッチング信号を供給してインバータ主回路２をＰＷＭ（パルス幅変調）制御すると共に、インバータ主回路２のインバータ動作を起動または停止させている。
【００３８】
次に、上記の様に構成された太陽光発電装置におけるインバータ制御部５及び出力供給手段１３の動作内容について説明する。
夜間などのように太陽電池１の出力電圧が、連系運転中に継続運転可能な必要最低電圧値１６０Ｖより低くなったときには、インバータ主回路２の待機状態であると判断し、インバータ制御部５は開閉器７に解列指令信号を入力し、開閉器７の接点を開くと共に、インバータ主回路２のインバータ動作を停止させる。
【００３９】
その後、太陽電池１の出力電圧が１４０Ｖ以下となったときには、スイッチ切替部１２によってスイッチ部１１を閉じ、商用電力系統３側からの電力に基づいて制御電源回路８が動作可能な状態にする。そして、更に太陽電池１の出力電圧が低下し、１００Ｖ以下になった場合には、スイッチ部１１を開放させて長期待機モードであるとして商用電力系統３側からの電力供給を停止させ、制御電源回路８の動作を停止させる。
【００４０】
そして、スイッチ切替部１２では、太陽電池１の出力電圧が再び１００Ｖ以上となったことが検出された場合には、再度スイッチ部１１を閉じて商用電力系統３側からの電力に基づいて制御電源回路８が動作可能な状態にする。その後、太陽電池１の出力電圧が更に上昇して、１４０Ｖ以上となったことが検出された場合には、スイッチ部１１を開放させて太陽電池１からの電力に基づいて制御電源回路８の動作を継続させる。
【００４１】
一方、インバータ制御部５では、太陽電池１の出力電圧が連系運転可能な必要最低電圧値１９０Ｖ以上に達したかどうかを監視し、太陽電池１の出力電圧が１９０Ｖ以上に達し、且つ商用電力系統３の異常が検出されていない場合に、開閉器７に連系指令信号を入力し、開閉器７の接点を閉じると共に、インバータ主回路２のインバータ動作を開始させ、システムを連系運転状態に移行させる。
【００４２】
尚、上記実施形態では、太陽電池の出力電圧が１００〜１４０Ｖの範囲において、スイッチ部１１及びスイッチ切替部１２からなる出力供給手段１３により商用電力系統３からの電力を制御電源回路に供給する場合について説明したが、この構成に限らず、例えば、制御電源回路８に太陽電池１又は商用電力系統３を選択的に接続されるようなスイッチ部を有する構成としても構わず、その他の構成で実現させても構わない。
【００４３】
また、上記実施形態では、絶縁トランス６を介してインバータ主回路２を商用電力系統３に連系する構成について説明したが、この構成に限らず、例えば、絶縁トランスを無くし、トランスレス方式でインバータ主回路２を商用電力系統３に連系させる構成としても構わず、その他の構成で実現させても良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べた通り本発明によれば、制御電源回路を動作させるのに充分な出力が太陽電池からなされていない虞れのある期間は、商用電力系統からの出力に基づいて制御電源回路の起動を開始させ、太陽電池温度等に関係なく制御電源回路を動作させるのに充分な出力が太陽電池から発電されている期間には、太陽電池からの出力に基づいて制御電源回路を動作させるので、太陽電池温度が高く、且つ日射量が少ない朝方や夕方時において、制御電源回路の起動時に頻繁に起動、停止を繰り返すことが無くなりなる。
【００４５】
従って、装置全体を複雑化させずに、インバータ回路の誤動作防止や利用者の煩わしさ等を無くすことができると共に、使用時期や時間帯に関係なく常に制御電源回路のスムーズな起動が可能となる。
【００４６】
更に、インバータ動作中において、高調波成分の発生源となる整流手段がインバータ出力側に接続されることなく、負荷及び商用電力系統への供給電流成分中にこの高調波成分が重畳することが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による太陽光発電装置の概略構成図である。
【図２】従来の太陽光発電装置の概略構成図である。
【図３】太陽電池温度を変化させた場合の、太陽電池の出力電圧−出力電流特性図である。
【図４】図２従来装置における朝方での太陽電池の出力電圧変化図である。
【符号の説明】
１太陽電池
２インバータ主回路
３商用電力系統
４負荷
５インバータ制御部
６絶縁トランス
７系統連系用開閉器
８制御電源回路
９整流回路
１０インバータ回路部
１１スイッチ部
１２スイッチ切替部
１３出力供給手段
１４第１電圧検出手段（アイソレーションアンプ）
１５第２電圧検出手段
２０インバータ電流検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a photovoltaic power generation apparatus including a solar cell that is provided in a consumer or the like and is connected to a commercial power system via an inverter circuit.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various types of photovoltaic power generation apparatuses have been proposed in which a distributed power source with a relatively small capacity of several kW using a DC power source made of solar cells is connected to a commercial power system via an inverter circuit and supplies power to a load. ing.
[0003]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a conventional photovoltaic power generation apparatus.
In the figure, 21 is a solar cell that directly converts solar energy into a DC voltage, 22 is an inverter main circuit for converting DC power output from the solar cell 21 into AC, and the DC from the solar cell 21 The output is converted into alternating current by the inverter main circuit 22 and then supplied to the load 24 and the commercial power system 25 through the insulating transformer 23.
[0004]
A grid connection switch 26 is inserted between the insulation transformer 23 and the commercial power system 25, and the switch 26 is closed and connected with the operating condition of the inverter main circuit 22 in place. Driving will be started.
[0005]
The switch 26 is controlled by an inverter control unit 27. The inverter control unit 27 monitors the output voltage of the solar battery 21 and the system voltage of the commercial power system 25, and determines that the solar battery 21 or the commercial power system 25 is in an abnormal state when the voltage is excessive or insufficient. Thus, the switch 26 is opened. Thereafter, when the cause of the abnormality is resolved, the inverter control unit 27 closes the switch 26 after a predetermined time has elapsed, and then starts the inverter main circuit 22.
[0006]
Recently, as described in JP-A-6-133462, in order to reduce the consumption of AC power from the commercial power system 25 as much as possible and to save AC power from the commercial power, the direct current from the solar cell There has been proposed one that includes a control power supply circuit 28 that converts electric power to generate a reference operating voltage for the inverter control unit 27, etc., and supplies the reference operating voltage to the inverter main circuit 22, the inverter control unit 27, etc. .
[0007]
The control power supply circuit 28 is designed to output a predetermined reference voltage value when the output of the solar cell 21 is equal to or greater than a certain value.
[0008]
On the other hand, it is known that the solar cell 21 generally changes its maximum power point and open circuit voltage when the solar cell temperature and the amount of solar radiation change, and the solar cell temperature is particularly affected greatly (see FIG. 3). Here, the air temperature and the amount of solar radiation that affect the solar cell temperature vary depending on the time and the time zone. Under the same solar radiation amount condition, the lower the solar cell temperature, the higher the maximum power point and the open circuit voltage.
[0009]
In the conventional device, in order to effectively use the generated power, the inverter main circuit 22 can be started in an output state under a low temperature such as in winter when the output voltage-generated power characteristic of the solar cell is most excellent. The control power supply circuit 28 is operated.
[0010]
For this reason, when the solar cell 21 is generating more than a predetermined output so that the inverter main circuit 22 can be started when the output that can be connected to the commercial power system 25 is generated, the control power supply The circuit 28 is activated. Then, the output state of the solar cell 21 is detected based on the open voltage of the solar cell 21.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the morning or evening when the solar cell temperature is high and the amount of solar radiation is low, such as in summer, the control power supply circuit 28 is operated even if the open voltage of the solar cell 21 is equal to or higher than a predetermined voltage value. Sufficient output is not supplied from the solar cell 21, and chattering that repeatedly starts and stops frequently occurs as shown in FIG. For this reason, in the conventional apparatus, there is a possibility that the inverter main circuit 22 and the inverter control unit 27 malfunction due to chattering of the control power supply circuit 28. Further, when the control power supply circuit 28 has a display unit such as an operation display lamp, the display unit repeats blinking for a long time, and there is a concern that the user may be further anxious.
[0012]
For this reason, it is conceivable to change the starting voltage of the control power supply circuit 28 according to the time of the season or the like. However, it is necessary to reset it at each turn of the season or keep the calendar function in the apparatus. In other words, the operability is poor for the user and the apparatus is complicated.
[0013]
The present invention has been made in view of the above points, and does not give anxiety and inconvenience to the user, and does not lead to complication of the apparatus. Provided is a solar power generation device that enables smooth start-up of a circuit.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes an inverter circuit that converts a direct current output generated from a solar battery into an alternating current output of a predetermined voltage, and outputs the output of the solar battery or the output from the commercial power system into a predetermined reference value, and the output A control power supply circuit that supplies the inverter circuit, and an output supply means that detects the output of the solar cell and selectively supplies the control power supply circuit with an output from a commercial power system according to the detection result, The control power supply circuit supplies power to a load by connecting the inverter circuit to a commercial power system when a direct current output generated from the solar cell is equal to or greater than a first predetermined value, and the output supply means includes: In the case where the direct current output generated from the solar cell is not less than the second predetermined value lower than the first predetermined value and less than the first predetermined value , the output from the solar cell is supplied to the control power circuit , Solar cell Output the second third predetermined value or more lower than a predetermined value, the second when less than the predetermined value, and supplies the output from the commercial power system to the control power supply circuit, the output of the solar cell When it is less than the third predetermined value, the power supply to the control power supply circuit is stopped .
[0015]
By using this configuration, during a period when there is a possibility that sufficient output for operating the control power supply circuit is not made from the solar cell, starting the control power supply circuit based on the output from the commercial power system, The control power supply circuit is operated based on the output from the solar battery during a period in which the output sufficient to operate the control power supply circuit is generated from the solar battery regardless of the solar battery temperature or the like.
[0016]
Preferably, the power supply circuit further comprises a rectifying means for converting an AC output of a commercial power system into a DC output and enabling the converted output to be supplied to the control power supply circuit . When the predetermined value is not less than the second predetermined value , the output from the commercial power system is supplied to the control power supply circuit via the rectifier.
[0017]
By using this configuration, during operation of the inverter, the rectifying means that is the source of harmonic components is not connected to the inverter output side, and this harmonic component is contained in the current component supplied to the load and the commercial power system. There is no overlap.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, it demonstrates in detail based on drawing which shows one Embodiment of the solar power generation device of this invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a solar power generation apparatus using a solar cell to which the present invention is applied.
[0019]
In the figure, the photovoltaic power generation apparatus includes a solar cell 1 that converts sunlight energy into DC power (in this embodiment, an optimum operating voltage of 200 V, an optimum operating power of 3 kW), and the DC power of the solar cell 1 as AC power. Inverter main circuit 2 that converts power into a predetermined AC voltage and supplies power to load 4 such as various home appliances connected to distribution lines in connection with commercial power system 3 Supply.
[0020]
The inverter main circuit 2 is composed of a plurality of bridge-connected switching elements. The inverter main circuit 2 is supplied with a pulse width-modulated switching control signal from an inverter control unit 5 that performs various processes described later. The inverter control unit 5 is composed of a microcomputer.
[0021]
Between the inverter main circuit 2 and the commercial power system 3, an insulation transformer 6 having a winding ratio of 1: 1 in order from the output side of the inverter main circuit 2, and a system interconnection switch (hereinafter, 7, which is abbreviated as a switch, is connected to the commercial power system 3 or disconnected in accordance with a control signal from the inverter control unit 5. Here, the contact of the switch 7 is closed by the input of the interconnection command signal from the inverter control unit 5, and the contact is opened by the input of the disconnection command signal from the inverter control unit 5.
[0022]
The control power supply circuit 8 steps down the direct current voltage of the solar cell 1 or the direct current voltage from the commercial power system 3 obtained through the rectifier circuit 9 and is composed of an inverter control unit 5, an inverter main circuit 2, and the like. The operation voltage of the circuit unit 10 and the like is generated, and when the input is 110 V and 20 W or more, a DC 5 V operation voltage is supplied to the inverter circuit unit 10 and the like.
[0023]
And the switch part 11 and the switch switching part 12 are provided as the output supply means 13 which can selectively supply the output from the solar cell 1 or the commercial power system 3 to the control power circuit 8, and the switch switching part 12 is a connection for determining whether or not the output voltage of the rectifier circuit 9 obtained by converting the AC voltage of the commercial power system 3 into a DC voltage is input to the control power supply circuit 8 according to the detected value. The state is switched.
In the present embodiment, when the output voltage of the solar cell 1 becomes 100 V or higher, the switch unit 11 is closed, and the inverter circuit unit is based on the electric power from the commercial power system 3 side where the input voltage is high (= about 140 V). When the operation voltage of 10 is started and the output voltage of the solar cell 1 is 140 V or higher, which is lower than the interconnection operation possible voltage (= 160 V), the switch unit 11 is opened, and the power from the solar cell 1 is supplied. Based on this, the operating voltage of the inverter circuit section 10 and the first voltage detecting means 14 is supplied. Here, when the output voltage of the solar cell 1 is 140 V or higher, the solar cell 1 generates an output sufficient to operate the control power circuit 8 regardless of the solar cell temperature or the like.
[0024]
Further, when the output voltage of the solar cell 1 becomes 100 V or less, the switch unit 11 is opened, the power supply from the commercial power system 3 side is stopped as being in the long-term standby mode, and the operation of the control power supply circuit 8 is performed. Is stopped.
[0025]
As a result, when there is a possibility that the output of the solar cell 1 is not sufficient to activate the control power supply circuit 8, the activation is based on the power from the commercial power system, so in the morning or evening such as summer Since the solar cell temperature is high and the amount of solar radiation is small, the control power supply circuit 8 does not frequently start and stop during startup.
[0026]
Further, when the output of the solar cell 1 is sufficient to operate the control power supply circuit 8, the inverter operation is started after the operation is continued based on the power from the solar cell 1, so that the inverter is operating. In addition, the rectifier 10 serving as a generation source of the harmonic component is not connected to the inverter output side, and the harmonic component is not superimposed on the supply current component to the load 4 and the commercial power system 3.
[0027]
Next, the inverter control unit 5 will be described. The inverter control unit 5 uses the operating voltage from the control power supply circuit 8 as a reference voltage to determine the magnitude of the output voltage of the solar cell 1 and the connection point voltage with the commercial power system 3. Then, a detection value by the first voltage detecting means 14 comprising an isolation amplifier for detecting the output voltage of the solar cell 1 and a second voltage comprising a transformer (PT) for detecting a connection point voltage with the commercial power system 3. A detection value by the detection means 15 is input, and based on the detection value, a start signal or a stop signal is sent to the inverter main circuit 2, and a linkage command signal or a disconnection command signal is sent to the switch 7. ing.
[0028]
Specifically, the output voltage of the solar cell 1 is detected by the first voltage detection means 14, and the output voltage of the solar cell 1 can be linked to the commercial power system 3 while the inverter main circuit 2 is not operating the inverter. When the value becomes equal to or greater than the value (set to 190 V in the present embodiment), a switching signal is sent to the inverter main circuit 2 and a linkage command signal is sent to the switch 7. On the other hand, when the output voltage of the solar cell 1 becomes equal to or lower than a predetermined value (set to 160 V in the present embodiment) at which the interconnection operation with the commercial power system 3 is not possible during the inverter operation of the inverter main circuit 2, the solar cell It is determined that the inverter main circuit 2 is in a standby state due to the output drop of 1, and the sending of the switching signal to the inverter main circuit 2 is stopped, and the inverter operation is stopped.
[0029]
Further, the second voltage detection means 15 detects the connection point voltage with the commercial power system 3, and if the connection point voltage falls outside the appropriate range in the operation regulations of the commercial power system, It is determined that the inverter main circuit 2 is in a standby state due to the occurrence of an overvoltage abnormality or undervoltage abnormality, and the sending of the switching signal to the inverter main circuit 2 is stopped and the disconnection command signal is sent to the switch 7. In this embodiment, the overvoltage value of the commercial power system is set to 115V, and the undervoltage value is set to 80V.
[0030]
When the abnormal state of the commercial power system 3 is detected, the inverter main circuit 2 is set in a standby state for a predetermined time, and the system voltage of the commercial power system 3 is determined to be an abnormal state in consideration of safety during grid connection. The inverter main circuit 2 is not activated until it reaches 106 V or less, which is lower than the overvoltage value 115 V, and 81 V or more. In the present embodiment, the case of shifting to the standby state of the inverter main circuit 2 based on the output voltage of the solar cell 1 and the interconnection point voltage with the commercial power system 3 has been described. You may make it transfer to a standby state by detection.
[0031]
As described above, the inverter control unit 5 detects whether or not the operating condition of the inverter main circuit 2 is in place, and if it is determined that the inverter main circuit 2 is in a standby state, the inverter control circuit 5 When the switching signal is stopped, the disconnection command signal is sent to the switch 7. On the other hand, when it is determined that the inverter main circuit 2 can be connected, the switching signal is sent to the inverter main circuit 2. In addition to sending out, a linkage command signal is sent to the switch 7.
[0032]
Further, in the inverter control unit 5, the output voltage of the solar cell 1 detected by the first voltage detecting means 14 becomes the voltage value Vref of the optimum operating point at which the maximum power is drawn from the solar cell 1, and the commercial power system 3 A switching control signal subjected to pulse width modulation is given to the inverter main circuit 2 so that a current synchronized with the fundamental frequency component of the interconnection point voltage is output from the inverter main circuit 2. Therefore, when the inverter main circuit 2 and the commercial power system 3 are connected to each other, the driving power factor is 1 at the commercial frequency, and the output current of the inverter main circuit 2 is controlled so as to draw the maximum power from the solar cell 1. The
[0033]
Specifically, the difference between the output voltage of the solar cell 1 detected by the first voltage detecting means 14 and the preset optimum operating point voltage Vref is amplified as an error signal by the differential amplifier 16, and the error signal Is one input signal of the multiplier 17.
[0034]
The basic frequency component of the connection point voltage detected by the second voltage detection means 15 is extracted by the band pass filter 18, and the extracted basic frequency component of the connection point voltage is the other input signal of the multiplier 17. Is entered as
[0035]
The multiplier 17 multiplies the error signal from the differential amplifier 16 and the fundamental frequency component signal from the bandpass filter 18 to generate a current command value for the inverter current. Therefore, this current command value is a value that controls the output voltage of the solar cell 1 to the optimum operating point voltage Vref in synchronization with the system voltage waveform during the interconnection operation with the commercial power system 3.
[0036]
Then, the error amplifier 19 amplifies the difference between the current command value from the multiplier 17 and the inverter current of the inverter main circuit 2 detected by the inverter current detection means 20 comprising a current transformer (CT). An error signal is input to the inverter control unit 5.
[0037]
The inverter control unit 5 compares the current error signal from the error amplifier 19 with a reference triangular wave signal of about 20 kHz, so that the current error signal from the error amplifier 19 becomes zero in the switching element of the inverter main circuit 2. A switching signal is supplied to control the inverter main circuit 2 by PWM (pulse width modulation), and the inverter operation of the inverter main circuit 2 is started or stopped.
[0038]
Next, operation contents of the inverter control unit 5 and the output supply means 13 in the photovoltaic power generation apparatus configured as described above will be described.
When the output voltage of the solar cell 1 becomes lower than the necessary minimum voltage value 160V that can be continuously operated during the grid operation, such as at night, it is determined that the inverter main circuit 2 is in a standby state, and the inverter control unit 5 Inputs a disconnection command signal to the switch 7, opens the contact of the switch 7, and stops the inverter operation of the inverter main circuit 2.
[0039]
Thereafter, when the output voltage of the solar cell 1 becomes 140 V or less, the switch switching unit 12 closes the switch unit 11 so that the control power circuit 8 can be operated based on the power from the commercial power system 3 side. When the output voltage of the solar cell 1 further drops to 100 V or less, the switch unit 11 is opened to stop the power supply from the commercial power system 3 side as being in the long-term standby mode, and the control power supply The operation of the circuit 8 is stopped.
[0040]
When the switch switching unit 12 detects that the output voltage of the solar cell 1 has again become 100 V or higher, the switch unit 11 is closed again and the control power supply is based on the power from the commercial power system 3 side. The circuit 8 is brought into an operable state. Thereafter, when it is detected that the output voltage of the solar cell 1 further rises to 140 V or more, the switch unit 11 is opened and the operation of the control power circuit 8 is performed based on the power from the solar cell 1. To continue.
[0041]
On the other hand, the inverter control unit 5 monitors whether the output voltage of the solar cell 1 has reached a necessary minimum voltage value 190V or higher that allows interconnection operation, the output voltage of the solar cell 1 has reached 190V or higher, and commercial power When no abnormality is detected in the system 3, a connection command signal is input to the switch 7, the contact of the switch 7 is closed, and the inverter operation of the inverter main circuit 2 is started, and the system is connected to the system. To migrate.
[0042]
In the above embodiment, when the output voltage of the solar cell is in the range of 100 to 140V, the power from the commercial power system 3 is supplied to the control power circuit by the output supply means 13 including the switch unit 11 and the switch switching unit 12. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, the control power supply circuit 8 may be configured to have a switch unit that selectively connects the solar battery 1 or the commercial power system 3, and is realized by other configurations. It does n’t matter.
[0043]
Moreover, although the said embodiment demonstrated the structure which connects the inverter main circuit 2 to the commercial power system 3 via the insulation transformer 6, it is not restricted to this structure, for example, an insulation transformer is eliminated and a transformerless system inverter is used. The main circuit 2 may be connected to the commercial power system 3 or may be realized by other configurations.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the control power supply circuit is activated based on the output from the commercial power system during a period when there is a possibility that the output sufficient for operating the control power supply circuit is not generated from the solar battery. Since the control power supply circuit is operated based on the output from the solar cell during the period when the output sufficient to operate the control power supply circuit is generated regardless of the solar cell temperature or the like, In the morning or evening when the battery temperature is high and the amount of solar radiation is small, frequent start and stop are not repeated when the control power supply circuit is started.
[0045]
Therefore, it is possible to prevent malfunction of the inverter circuit and troublesome users without complicating the entire apparatus, and to smoothly start the control power circuit regardless of the use time and time zone. .
[0046]
Furthermore, during the operation of the inverter, the rectifying means that is the source of the harmonic component is not connected to the inverter output side, and this harmonic component is not superimposed on the current component supplied to the load and the commercial power system. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a photovoltaic power generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a conventional solar power generation device.
FIG. 3 is a graph showing output voltage-output current characteristics of a solar cell when the solar cell temperature is changed.
FIG. 4 is a graph showing changes in the output voltage of the solar cell in the morning in the conventional apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell 2 Inverter main circuit 3 Commercial electric power system 4 Load 5 Inverter control part 6 Isolation transformer 7 Switch for system connection 8 Control power supply circuit 9 Rectifier circuit 10 Inverter circuit part 11 Switch part 12 Switch switching part 13 Output supply means 14 First voltage detection means (isolation amplifier)
15 Second voltage detection means 20 Inverter current detection means

Claims

An inverter circuit that converts a direct current output generated from a solar cell into an alternating current output of a predetermined voltage ,
A control power circuit that converts the output of the solar cell or the output from the commercial power system into a predetermined reference value, and supplies the output to the inverter circuit;
An output supply means for detecting the output of the solar cell and selectively supplying the output from the commercial power system to the control power supply circuit according to the detection result;
The control power circuit is
When the direct current output generated from the solar cell is equal to or higher than a first predetermined value, the inverter circuit is connected to a commercial power system to supply power to the load,
The output supply means includes
In the case where the direct current output generated from the solar cell is not less than the second predetermined value lower than the first predetermined value and less than the first predetermined value , the output from the solar cell is supplied to the control power circuit ,
When the output of the solar cell is a third predetermined value lower than the second predetermined value and less than the second predetermined value , the output from the commercial power system is supplied to the control power circuit,
When the output of the solar cell is less than the third predetermined value, the power supply to the control power circuit is stopped .

A rectifying means for converting the AC output of the commercial power system into a DC output and enabling the conversion output to be supplied to the control power circuit,
The output supply means supplies the output from the commercial power system to the control power supply circuit via the rectifying means when the output of the solar cell is not less than the third predetermined value and less than the second predetermined value. The solar power generation device according to claim 1, wherein: